如何分析高频电路中网络分析的S参数？

我们知道在高频电路中，我们不能用一个确定的数值来代表这个元器件的特性，因为随着频率的变化其的特性也在发生变化。也不能让系统只工作在一个频率上面。此时直流电路中的欧姆定律概念已经失效，现在需要引入网络的概念来分析。也就是说在不同的频率时，电压和电流不同，他们的比值阻抗也不是一个固定值。来个专业名词就是分布参数电路。

现在天纵检测（SKYLABS）今天要介绍的主角“S参数”就正式登场了。在仿真中我们一般都用S参数来代表无源网络。S参数也被称为散射参数，适用于分布参数电路。

下图非常形象的表示信号的走向。A1是入射的信号，B1是反射的信号，B2是传输的信号。S参数就是建立在这些信号能量关系基础上的网络参数。

S参数可以用网络分析仪测量到，并用网络分析技术计算。

常用的表达式是Sij：意思表达为能量从j口注入，在i口测得的能量，如S11定义为从Port1口反射的能量与输入的能量的比值的平方根，也经常被简化为等效反射电压与等效入射电压的比值。

现在我们想象把网络看成一个“黑盒子”，现在只关心端口能量的数值。

以一个二端口的例子来分析S参数的含义：

S11：端口2匹配时，端口1的反射系数
S22：端口1匹配时，端口2的反射系数
S12：端口1匹配时，端口2到端口1的反向传输系数
S21：端口2匹配时，端口1到端口2的正向传输系数

我们常用的是S11和S21，他们分别表达的意思是：

对于2端口网络Port1输入信号，Port2输出信号，则有：

S11表示回波损耗，即有多少能量返回了Port1，当然越小越好，即能量很少反射回来，一般S11<0.1(-20dB)。

S21表示插入损耗，即有多少能量传输到Port2，当然越大越好，最大是1，即能量全部传输到port2，没有损耗。一般S21>0.7(-3dB)。

所以，对我们实际工程应用中，S11和S21是两个比较重要的参数，这两个参数可以表征网络的性能。通常我们S参数的幅度习惯用DB表示。

在实践中，我们经常用到的单根传输线或一个过孔，它就可以等效成一个二端口网络，一端接输入信号，另一端接输出信号，所以如果以Port1作为信号的输入端口，Port2作为信号的输出端口，那么S11表示的就是这条传输线的回波损耗了。